光伏并网变换器低电压穿越技术研究

【摘要】：随着光伏发电规模、渗透率的不断增大,当电网出现瞬时故障时,若光伏发电系统频繁大面积脱网,必将对电网造成冲击,影响供电系统的安全性和可靠性。因此,国内外新的并网标准要求光伏逆变器应具有低电压穿越(LVRT)能力。本文以三相逆变器为研究对象,基于电网故障下并网变换器的控制,展开光伏低电压穿越的研究。首先,建立逆变器的数学模型,在此基础上研究电网故障下并网变换器的控制。电网故障时,采用二阶广义积分器(SOGI)实现正负序分离。介绍解耦双同步坐标系电流控制和比例谐振两种电流控制结构,可以无静差的跟踪不对称参考电流。基于瞬时功率理论,介绍5种功率控制策略,能够根据功率恒定或电流正弦的控制目标灵活选择参考电流。其次,研究适用于光伏并网变换器的低电压穿越方法,包括灵活正负序电压支撑策略和消除有功振荡的正负序补偿控制。灵活正负序电压支撑策略采用灵活正负序电流控制,根据并网点要求和电压跌落情况实时计算无功功率和电流正负序调节系数,灵活注入正负序无功电流。针对灵活正负序电压支撑策略功率震荡问题,提出消除有功振荡的正负序补偿控制。该控制通过正序和负序控制(PNSC)注入有功电流,根据功率振荡产生机理推导出能够消除有功振荡的无功电流。同时采用限流措施,避免过流对逆变器的损坏。通过MATLAB/Simulink,对两种低电压穿越方案进行仿真对比分析,验证理论研究的正确性。最后,对系统进行硬件和软件设计,搭建基于TMS320F2812控制的光伏并网逆变器实验平台,对消除有功振荡的正负序补偿控制进行实验验证。实验结果表明,相比于灵活正负序电压支撑策略,消除有功振荡的正负序补偿控制能够消除有功功率振荡且有效限制过电流。 【关键词】：光伏逆变器 低电压穿越 电压跌落 无功支撑
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 低电压穿越技术的国内外研究现状11-16
• 1.2.1 低电压穿越标准11-13
• 1.2.2 电压跌落分类13-15
• 1.2.3 低电压穿越技术的国内外研究现状15-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-18
• 第2章 电压跌落条件下并网变换器的控制18-39
• 2.1 引言18
• 2.2 三相逆变器建模及闭环设计18-22
• 2.2.1 三相逆变器的数学模型18-20
• 2.2.2 闭环参数设计20-22
• 2.3 正负序分离22-25
• 2.4 不对称电流注入的控制结构25-30
• 2.4.1 解耦双同步坐标系电流控制器25-27
• 2.4.2 比例谐振控制器27-30
• 2.5 电网跌落条件下的功率控制30-38
• 2.5.1 五种功率控制31-36
• 2.5.2 五种功率控制仿真对比分析36-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第3章 光伏低电压穿越方法39-54
• 3.1 引言39
• 3.2 无功支撑理论39-40
• 3.3 灵活正负序电压支撑策略40-48
• 3.3.1 灵活正负序电流控制策略40-45
• 3.3.2 无功支撑策略45-48
• 3.4 消除有功振荡的正负序补偿控制48-51
• 3.5 LVRT方法仿真与对比分析51-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 系统实验平台设计54-62
• 4.1 引言54
• 4.2 主电路设计54-57
• 4.2.1 功率开关管选取55
• 4.2.2 直流侧电容选取55-56
• 4.2.3 LC滤波电路设计56
• 4.2.4 驱动电路设计56-57
• 4.3 控制电路设计57-59
• 4.3.1 采样电路设计57-59
• 4.3.2 保护电路设计59
• 4.4 软件程序设计59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 实验结果及分析62-68
• 5.1 电流开环实验62-63
• 5.2 电流闭环并网实验63-64
• 5.3 电压跌落时LVRT实验64-67
• 5.4 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

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